Conductance through a helical state in an Indium antimonide nanowire.
Conductance through a helical state in an Indium antimonide nanowire.
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DOI：
10.1038/s41467-017-00315-y
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发表时间：
2017-09-07
影响因子：
16.6
通讯作者：
Kouwenhoven LP
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kammhuber J;Cassidy MC;Pei F;Nowak MP;Vuik A;Gül Ö;Car D;Plissard SR;Bakkers EPAM;Wimmer M;Kouwenhoven LP
电子的运动和自旋通常是不耦合的。然而，在具有强自旋-轨道相互作用（SOI）的一维材料中，在有限磁场下可能出现螺旋态，自旋方向相反的电子将具有相反的动量。这种螺旋态的存在可以应用于自旋滤波和铜对分裂器器件，并且是利用马约拉纳零模式实现拓扑保护量子计算的重要组成部分。在这里，我们报告了在锑化铟纳米线的量子点接触的测量。在超过3 T的磁场下，2 e2 /h电导平台向1 e2 /h方向呈现再入特征，其宽度随磁场的增加呈线性增加。旋转磁场清楚地将这一实验特征归因于SOI，并将我们的观测结果与数值模型进行比较，我们提取了大约6.5 meV的自旋轨道能量，这比其他方法获得的自旋轨道能量更强。锑化铟纳米线具有较大的自旋轨道耦合，可以产生螺旋态，这是拓扑量子计算建议的重要组成部分。在这里，作者通过螺旋态测量电导，并提取了比以前更大的自旋轨道能量。
The motion of an electron and its spin are generally not coupled. However in a one-dimensional material with strong spin-orbit interaction (SOI) a helical state may emerge at finite magnetic fields, where electrons of opposite spin will have opposite momentum. The existence of this helical state has applications for spin filtering and cooper pair splitter devices and is an essential ingredient for realizing topologically protected quantum computing using Majorana zero modes. Here, we report measurements of a quantum point contact in an indium antimonide nanowire. At magnetic fields exceeding 3 T, the 2 e 2/h conductance plateau shows a re-entrant feature toward 1 e 2/h which increases linearly in width with magnetic field. Rotating the magnetic field clearly attributes this experimental signature to SOI and by comparing our observations with a numerical model we extract a spin-orbit energy of approximately 6.5 meV, which is stronger than the spin-orbit energy obtained by other methods. Indium antimonide nanowires have large spin-orbit coupling, which can give rise to helical states that are an important part of proposals for topological quantum computing. Here the authors measure conductance through the helical states and extract a larger spin-orbit energy than obtained before.
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